×
10.06.2014
216.012.cbdb

СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ СРЕДНЕТРАЕКТОРНОГО УДЕЛЬНОГО ИМПУЛЬСА ТЯГИ ЖИДКОСТНОГО РАКЕТНОГО ДВИГАТЕЛЯ И ЖИДКОСТНЫЙ РАКЕТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ДЛЯ РЕАЛИЗАЦИИ УКАЗАННОГО СПОСОБА

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
№ охранного документа
0002517958
Дата охранного документа
10.06.2014
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к ракетной технике, в частности к ракетным двигателям с регулированием степени расширения сопла в полете. При работе двигателя в режиме первой ступени степень расширения продуктов сгорания компонентов топлива ограничивают диаметром подвижной внутренней цилиндрической оболочки с торцевой поверхностью, предпочтительно, профилированной, являющейся составной частью профиля сопла, которую размещают в неподвижной оболочке сопла, предпочтительно, в средней ее части, таким образом, что торцевая поверхность подвижной оболочки представляет собой часть профиля неподвижной оболочки. Подвижную оболочку выдвигают по направлению к срезу сопла при работе двигателя на режиме первой ступени и перемещают по направлению к смесительной головке, преимущественно, в исходное состояние, при работе двигателя в режиме второй и последующих ступеней. В жидкостном ракетном двигателе сопло выполнено состоящим из неподвижной оболочки, содержащей как минимум две профилированные последовательно расположенные части, соединенные с камерой и/или элементами конструкции двигателя и установленные с кольцевым зазором по отношению друг к другу, и подвижной оболочки, выполненной в виде полого цилиндра, имеющего возможность осевого перемещения вдоль оси камеры, и размещенной в кольцевом зазоре между частями неподвижной оболочки. Разъем между неподвижной и подвижной оболочками выполнен в сечении, диаметр которого составляет 4,0-5,0 диаметров критического сечения сопла, подвижная оболочка соединена с камерой и/или элементами конструкции двигателя. Изобретение обеспечивает снижение потерь удельного импульса тяги, связанных с недорасширением-перерасширением продуктов сгорания, улучшение массогабаритных характеристик. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 4 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к ракетной технике и может быть использовано при разработке ракетных двигателей с регулированием степени расширения сопла в полете.

Известен сопловой насадок в составе раздвижного сопла, содержащий стационарную часть, выдвигаемые секции, цилиндрические вставки, удаляемые после завершения раздвижки (международная заявка WO 98/28533 от 02.07.1998 г.).

Известен также сопловой насадок (патент РФ №2293868 от 20.02.2007 г.), в котором на цилиндрическую вставку установлен кольцевой щиток. Раздвижка производится во время работы двигателя. При этом газовая струя продуктов сгорания топлива, взаимодействуя с цилиндрической вставкой и щитком, создает газодинамическую силу, которая обеспечивает движение и раздвижку насадков.

Известен способ повышения среднетраекторного удельного импульса тяги и сопловой насадок для ракетного двигателя для реализации указанного способа, содержащий неподвижную часть, выдвигаемую секцию с цилиндрической вставкой и щитком, при этом разъем между неподвижной частью и выдвигаемой секцией выполнен в сечении, диаметр которого составляет 4,0-5,0 диаметров критического сечения сопла (патент РФ №2353791, МПК: F02K 1/09, P02K 9/97 - прототип).

Сопловой насадок имеет неподвижную часть и выдвигаемую секцию, к которой крепится цилиндрическая вставка со щитком.

Указанный способ реализуется следующим образом.

После расфиксации, выдвигаемую секцию под действием газодинамических сил, создаваемых на цилиндрической вставке и щитке, за счет истечения продуктов сгорания, перемещают из сложенного положения в рабочее. По завершении процесса раздвижки, цилиндрическую вставку и щиток удаляют из внутреннего контура сопла, при этом увеличивается степень расширения сопла и, соответственно, удельный импульс тяги. Указанная конструкция соплового насадка ракетного двигателя позволяет увеличить степень расширения сопла в полете, за счет того что расширение продуктов сгорания будет происходить по срезу выдвигаемой секции, который больше выходного диаметра неподвижной части.

Основными недостатками являются сложность конструкции, одноразовость применения цилиндрической вставки и щитка, возможность изменения степени расширения сопла дискретно, причем только в большую сторону.

Задачей предлагаемого изобретения является устранение указанных недостатков, и создание способа повышения среднетраекторного удельного импульса тяги жидкостного ракетного двигателя и жидкостного ракетного двигателя для реализации предложенного способа, применение которых позволит снизить потери удельного импульса тяги, связанные с недорасширением/перерасширением продуктов сгорания, упростить конструкцию двигателя и улучшить его массогабаритные характеристики.

Решение указанной задачи достигается тем, что в предложенном способе повышения среднетраекторного удельного импульса тяги жидкостного ракетного двигателя, содержащего как минимум камеру с соплом, заключающемся в увеличении геометрической степени расширения сопла при изменении высоты полета путем изменения профиля сопла, согласно изобретению, при работе двигателя в режиме первой ступени, степень расширения продуктов сгорания компонентов топлива ограничивают диаметром подвижной внутренней цилиндрической оболочки с торцевой поверхностью, предпочтительно, профилированной, являющейся составной частью профиля сопла, которую размещают в неподвижной оболочке сопла, предпочтительно, в средней ее части, таким образом, что упомянутая торцевая поверхность указанной подвижной оболочки представляет собой часть профиля неподвижной оболочки, при этом упомянутую подвижную оболочку выдвигают по направлению к срезу сопла при работе двигателя на режиме первой ступени и перемещают по направлению к смесительной головке, преимущественно, в исходное положение, при работе двигателя в режиме второй и последующих ступеней.

Для реализации указанного способа, предложен жидкостный ракетный двигатель, содержащий газогенератор, турбонасосный агрегат, агрегаты питания и регулирования, размещенные, преимущественно, на регенеративно охлаждаемой камере, содержащей смесительную головку, камеру сгорания с соплом, состоящим из неподвижных и подвижных профилированных оболочек, взаимодействующих между собой и образующих профиль сопла, в котором, согласно изобретению, сопло выполнено состоящим из неподвижной оболочки, содержащей как минимум две профилированные последовательно расположенные части, соединенные с камерой и/или элементами конструкции двигателя и установленные с кольцевым зазором по отношению друг к другу, и подвижной оболочки, выполненной в виде полого цилиндра, имеющего возможность осевого перемещения вдоль оси камеры, и размещенной в кольцевом зазоре между упомянутыми частями неподвижной оболочки.

В варианте исполнения, разъем между неподвижной и подвижной оболочками выполнен в сечении, диаметр которого составляет 4,0-5,0 диаметров критического сечения сопла.

Величина 4,0-5,0 диаметров критического сечения определена по результатам экспериментальных исследований на модельных и крупногабаритных двигателях и является оптимальной также с точки зрения обеспечения заданных энергомассовых характеристик двигателя.

В варианте исполнения, подвижная оболочка соединена с камерой и/или элементами конструкции двигателя.

Сущность изобретения иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 показан общий вид предложенного двигателя, на фиг.2 - общий вид камеры с подвижной внутренней профилированной оболочкой в выдвинутом положении, на фиг.3 - схема камеры с подвижной внутренней профилированной оболочкой в выдвинутом положении, на фиг.4 - схема камеры с подвижной внутренней профилированной оболочкой в убранном положении.

Предложенный способ может быть реализован при помощи жидкостного ракетного двигателя, имеющего следующую конструкцию.

Двигатель содержит камеру 1 со смесительной головкой 2, газогенератор 3, турбонасосный агрегат 4, агрегаты питания и регулирования 5. Сопло камеры выполнено состоящим из двух профилированных оболочек - неподвижной 6 и подвижной 7. Камера 1 имеет критическое сечение 8.

Выходная часть неподвижной профилированной оболочки 6 может быть закреплена как на камере 1, так и на элементах конструкции двигателя, предпочтительно, на раме двигателя 9. Перемещение подвижной внутренней профилированной оболочки 7, выполненной в виде полого цилиндра, осуществляется при помощи механизма выдвижения 10, содержащего зубчатую рейку 11 и шестерню с приводом 12.

Предложенный способ может быть реализован при помощи предложенного жидкостного ракетного двигателя следующим образом.

Компоненты топлива при помощи турбонасосного агрегата 4, приводимого в действие продуктами сгорания компонентов топлива, получаемыми в газогенераторе 3, и управляемого агрегатами питания и регулирования 5, подают в смесительную головку 2. В смесительной головке происходит перемешивание компонентов топлива между собой, их воспламенение и дальнейшее сгорание в камере сгорания с образованием продуктов сгорания. Продукты сгорания поступают к критическому сечению 8 камеры 1, проходят его, ускоряются и поступают к выходному сечению сопла.

При работе двигателя в режиме первой ступени, подвижную внутреннюю профилированную оболочку 7 выдвигают из неподвижной оболочки 6 таким образом, что на неподвижной профилированной оболочке 6 образуется кольцевой уступ с выходным диаметром, равным внутреннему диаметру подвижной внутренней профилированной оболочки 7. Выдвижение происходит путем подачи команды на привод 12 шестерни. Шестерня начинает вращаться и перемещается по зубчатой рейке 11 вдоль оси камеры 1 вместе с подвижной внутренней профилированной оболочкой 7 по направлению к срезу сопла камеры. Для исключения заклинивания подвижной внутренней профилированной оболочки 7 в направляющих применяется несколько приводов 12, работающих синхронно.

В этом случае, расширение продуктов сгорания будет происходить по части неподвижной профилированной оболочки 6, до места установки подвижной внутренней профилированной оболочки 7, при этом степень расширения сопла будет определяться как отношение внутреннего диаметра подвижной внутренней профилированной оболочки 7 к площади критического сечения 8 камеры 1. В этом случае степень расширения продуктов сгорания будет расчетной для данного участка полета и давления окружающей среды.

При работе двигателя в режиме второй и последующих ступеней, подвижную внутреннюю оболочку 7 перемещают по направлению к смесительной головке 2 и устанавливают в такое положение, при котором ее наружный профилированный контур будет являться частью профилированной неподвижной оболочки 6. Перемещение подвижной внутренней профилированной оболочки 7 в исходное положение происходит путем подачи команды на привод 12 шестерни. Шестерня начинает вращаться и перемещается по зубчатой рейке 11 вдоль оси камеры 1 вместе с подвижной профилированной оболочкой 7 по направлению к смесительной головке 2.

В этом случае, расширение продуктов сгорания будет происходить по внутренней поверхности неподвижной профилированной оболочки 6, при этом степень расширения сопла будет определяться как отношение диаметра среза сопла неподвижной профилированной оболочки 6 к площади критического сечения 8 камеры 1. В этом случае степень расширения продуктов сгорания также будет расчетной для данного участка полета и давления окружающей среды.

За счет того что при работе двигателя давление продуктов сгорания на срезе сопла на каждом участке траектории полета будет близко к оптимальному, потери, связанные с недорасширением/перерасширением продуктов сгорания, будут минимальными, что, в конечном итоге, позволит повысить среднетраекторный удельный импульс тяги и использовать один и тот же двигатель для работы в режиме первой и последующих ступеней.

Использование предложенного технического решения позволит создать жидкостный ракетный двигатель с регулируемой степенью расширения сопла по всей траектории полета.


СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ СРЕДНЕТРАЕКТОРНОГО УДЕЛЬНОГО ИМПУЛЬСА ТЯГИ ЖИДКОСТНОГО РАКЕТНОГО ДВИГАТЕЛЯ И ЖИДКОСТНЫЙ РАКЕТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ДЛЯ РЕАЛИЗАЦИИ УКАЗАННОГО СПОСОБА
СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ СРЕДНЕТРАЕКТОРНОГО УДЕЛЬНОГО ИМПУЛЬСА ТЯГИ ЖИДКОСТНОГО РАКЕТНОГО ДВИГАТЕЛЯ И ЖИДКОСТНЫЙ РАКЕТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ДЛЯ РЕАЛИЗАЦИИ УКАЗАННОГО СПОСОБА
СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ СРЕДНЕТРАЕКТОРНОГО УДЕЛЬНОГО ИМПУЛЬСА ТЯГИ ЖИДКОСТНОГО РАКЕТНОГО ДВИГАТЕЛЯ И ЖИДКОСТНЫЙ РАКЕТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ДЛЯ РЕАЛИЗАЦИИ УКАЗАННОГО СПОСОБА
СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ СРЕДНЕТРАЕКТОРНОГО УДЕЛЬНОГО ИМПУЛЬСА ТЯГИ ЖИДКОСТНОГО РАКЕТНОГО ДВИГАТЕЛЯ И ЖИДКОСТНЫЙ РАКЕТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ДЛЯ РЕАЛИЗАЦИИ УКАЗАННОГО СПОСОБА
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-10 of 626 items.
20.01.2013
№216.012.1d2c

Жидкостный ракетный двигатель и способ охлаждения теплонапряженных участков его камеры

Изобретение относится к жидкостным ракетным двигателям (ЖРД), преимущественно кислородно-керосиновым. Жидкостный ракетный двигатель содержит как минимум одну регенеративно охлаждаемую камеру, устройство для подачи рабочего тела на турбину турбонасосного агрегата, турбонасосный агрегат, агрегаты...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472962
Дата охранного документа: 20.01.2013
27.02.2013
№216.012.29e9

Способ очистки воздуха

Изобретение относится к процессам пылеулавливания и может быть использовано в любой отрасли народного хозяйства, где требуется улавливание высокодисперсных аэрозолей из воздушного протока, в частности в пищевой промышленности. Способ очистки воздуха заключается в пропускании воздуха через...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002476256
Дата охранного документа: 27.02.2013
27.02.2013
№216.012.2b99

Энергоустановка

Энергетическая установка содержит паровую машину с системой подачи компонентов топлива, кинематически связанную с электрогенератором. Паровая машина выполнена в виде высокотемпературного парогазогенератора, например кислородно-водородного. На выходе паровой машины установлен турбонасосный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002476688
Дата охранного документа: 27.02.2013
27.02.2013
№216.012.2bd3

Клапан

Изобретение относится к трубопроводной арматуре и предназначено для установки на технологических линиях газоконденсатных промыслов для автоматического перекрытия трубопровода при аварийном повышении или понижении давления в нем. Клапан содержит корпус с проходным каналом и присоединительными...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002476746
Дата охранного документа: 27.02.2013
27.02.2013
№216.012.2bea

Способ сжигания газов

Изобретение относится к газогорелочным устройствам и может быть применено в газовой промышленности для создания способов сжигания попутных и продувочных газов, особенно содержащих конденсат и сероводородные соединения. Способ сжигания газов при помощи факельной горелки, содержащей корпус в виде...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002476769
Дата охранного документа: 27.02.2013
10.03.2013
№216.012.2e74

Факельная горелка

Изобретение относится к газогорелочным устройствам и может быть применено в газовой промышленности для сжигания попутных и продувочных газов, особенно содержащих конденсат и сероводородные соединения. Факельная горелка содержит корпус в виде трубы, снабженной в выходной части рассекателем,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477423
Дата охранного документа: 10.03.2013
20.03.2013
№216.012.300a

Способ определения скорости сближения боеприпаса с целью

Способ относится к области вооружений и может быть использован во взрывателях боеприпасов для определения скорости сближения боеприпаса с целью. Способ заключается в определении по измеренной величине временного промежутка между идентификациями цели на двух различных заданных дистанциях и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477833
Дата охранного документа: 20.03.2013
20.03.2013
№216.012.302e

Способ определения расстояния до цели

Способ относится к области вооружений и может быть использован для определения заданного расстояния при сближении боеприпаса с целью. Способ основан на обнаружении цели посредством зондирования пространства световыми импульсами и регистрации отраженного излучения с последующим анализом....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477869
Дата охранного документа: 20.03.2013
20.03.2013
№216.012.302f

Способ определения скорости сближения двух тел, движущихся с различной скоростью

Способ предназначен для определения скорости сближения двух тел, движущихся с различной скоростью. Способ основан на определении по измеренной величине временного промежутка между моментами обнаружения одним телом другого тела на дальней и ближней дистанциях, за счет обнаружения одного тела...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477870
Дата охранного документа: 20.03.2013
27.03.2013
№216.012.3166

Способ применения неконтактного датчика цели

Способ относится к области вооружения, в частности к оптическим неконтактным взрывателям. Способ применения неконтактного датчика цели с приемо-передающим каналом, содержащим оптический излучатель с источником оптического излучения, фотоприемник и электронный блок характеризуется тем, что...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478184
Дата охранного документа: 27.03.2013
Showing 1-10 of 663 items.
20.01.2013
№216.012.1d2c

Жидкостный ракетный двигатель и способ охлаждения теплонапряженных участков его камеры

Изобретение относится к жидкостным ракетным двигателям (ЖРД), преимущественно кислородно-керосиновым. Жидкостный ракетный двигатель содержит как минимум одну регенеративно охлаждаемую камеру, устройство для подачи рабочего тела на турбину турбонасосного агрегата, турбонасосный агрегат, агрегаты...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472962
Дата охранного документа: 20.01.2013
27.02.2013
№216.012.2b99

Энергоустановка

Энергетическая установка содержит паровую машину с системой подачи компонентов топлива, кинематически связанную с электрогенератором. Паровая машина выполнена в виде высокотемпературного парогазогенератора, например кислородно-водородного. На выходе паровой машины установлен турбонасосный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002476688
Дата охранного документа: 27.02.2013
27.02.2013
№216.012.2bd3

Клапан

Изобретение относится к трубопроводной арматуре и предназначено для установки на технологических линиях газоконденсатных промыслов для автоматического перекрытия трубопровода при аварийном повышении или понижении давления в нем. Клапан содержит корпус с проходным каналом и присоединительными...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002476746
Дата охранного документа: 27.02.2013
27.02.2013
№216.012.2bea

Способ сжигания газов

Изобретение относится к газогорелочным устройствам и может быть применено в газовой промышленности для создания способов сжигания попутных и продувочных газов, особенно содержащих конденсат и сероводородные соединения. Способ сжигания газов при помощи факельной горелки, содержащей корпус в виде...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002476769
Дата охранного документа: 27.02.2013
10.04.2013
№216.012.32c0

Донная защита хвостового отсека ракеты-носителя

Изобретение относится к ракетно-космической технике и может быть использовано в конструкциях хвостовых отсеков блоков ракет-носителей для их защиты от газодинамического воздействия работающего двигателя. Донная защита хвостового отсека блока ракеты-носителя содержит четыре подвижных сферических...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478535
Дата охранного документа: 10.04.2013
20.04.2013
№216.012.35e7

Мясорубка

Мясорубка содержит корпус со струбциной и съемную ручку для вращения шнека. В корпусе расположен полый шнек с подвижным ножом. Внутри шнека находится вал, на одном конце которого установлена выходная решетка, выполненная с возможностью вращения. Между шнеком и валом установлена кинематическая...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002479352
Дата охранного документа: 20.04.2013
20.04.2013
№216.012.376a

Жидкостный ракетный двигатель

Изобретение относится к области энергетических установок, а именно к устройствам для перемешивания и распыливания компонентов топлива, и может быть использовано при разработке жидкостных ракетных двигателей (ЖРД). Жидкостный ракетный двигатель содержит газогенератор, турбонасосный агрегат,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002479739
Дата охранного документа: 20.04.2013
20.04.2013
№216.012.376b

Камера жидкостного ракетного двигателя

Изобретение относится к области энергетических установок, в частности к камерам жидкостных ракетных двигателей (ЖРД). Ступенчатое изменение проходного сечения трубчатого корпуса форсунок выполнено с уменьшением проходного сечения корпуса от пилонов к выходной части, преимущественно, в виде...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002479740
Дата охранного документа: 20.04.2013
20.04.2013
№216.012.376c

Смесительная головка камеры жидкостного ракетного двигателя

Изобретение относится к области энергетических установок, а именно к форсункам и смесительным головкам жидкостных ракетных двигателей (ЖРД). Смесительная головка камеры ЖРД содержит соосно-струйные форсунки, установленные в блоках смесительной головки по концентрическим окружностям. Форсунки...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002479741
Дата охранного документа: 20.04.2013
27.04.2013
№216.012.3ac5

Жидкостный ракетный двигатель

Изобретение относится к области энергетических установок, а именно к устройствам для перемешивания и распыливания компонентов топлива в жидкостных ракетных двигателях (ЖРД). Жидкостный ракетный двигатель содержит газогенератор, турбонасосный агрегат, органы питания и регулирования,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002480606
Дата охранного документа: 27.04.2013
+ добавить свой РИД